液氮核态池沸腾CFD模拟和可视化实验

为探究低温流体池内核态沸腾机理,对液氮池内核态沸腾进行了计算流体力学(CFD)建模及实验研究。除了探究过热度和热流关系,重点分析过热度对气泡脱离直径和频率影响。根据实验观测,将核态沸腾过程分为3个阶段:低热流阶段;过渡沸腾阶段;完全核态沸腾(FDNB)阶段。基于得到的沸腾过程气泡直径及频率,构建了核态沸腾CFD数值模型,得到的过热度及热流密度关系,与实验测量得到的数据吻合。     

滴状冷凝的实现方法研究进展

为了更好地基于不同用途选择合适的滴状冷凝表面,针对滴状冷凝的实现方法、其滴状冷凝换热性能和寿命进行综述.结果表明：增强滴状冷凝表面的疏水性能不会同时显著提高滴状冷凝换热性能;滴状冷凝的表面寿命限制了其工业应用;滴状冷凝工质目前主要针对水蒸汽,缺乏对工业中普遍存在的低表面张力工质的关注;现有方法得到的滴状冷凝表面对温度敏感,温度过高或过低均会影响其性能;未来发展宽温区、适用于低表面张力、长寿命的滴状冷凝表面是非常必要的.     

液氢缩比贮箱蒸发特性数值模拟及实验验证

地面缩比贮箱用来模拟箭载液氢贮箱热物理过程及运行特性，包括筒段和壳段，壳段用于支撑筒段。筒段和部分壳段使用泡沫绝热，壳段结构部分裸露在环境中，成为液氢贮箱的主要漏热源。基于计算流体力学方法数值研究了液氢缩比贮箱蒸发特性，构建了基于VOF两相流模型以及Level-set界面跟踪方法的贮箱两相氢流动和相变传热传质数学框架，其中气液界面传质率基于Lee模型计算。框架中的系数、边界条件等作如下考虑：Lee模型中的液化/蒸发系数通过与实验数据对比获得；通过理论分析低温面有/无泡沫保温层的结冰特性，对暴露在环境的泡沫和铝壳表面施加对流换热或常热流边界条件；当贮箱压力达到约2个大气压(0.2 MPa)时，安全阀打开放气保持内部压力不变，基于自定义函数方法模拟阀门开闭实现控制贮箱压力的目的。与实验测量的液位下降速率和气相温度非稳态变化对比表明，构建的数值模型能够较好地模拟液氢贮箱自增压过程的复杂流动、相变传热传质特性。为模拟真实箭载液氢贮箱停放阶段的热物理过程打下基础。